ISO 11807-1:2001

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 11807-1
NORME
First edition
Première édition
INTERNATIONALE
2001-07-15
Integrated optics — Vocabulary —
Part 1:
Basic terms and symbols
Optique intégrée — Vocabulaire —
Partie 1:
Termes fondamentaux et symboles
Reference number
Numéro de référence
ISO 11807-1:2001(E/F)
©
ISO 2001

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ISO 11807-1:2001(E/F)
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ISO 11807-1:2001(E/F)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies (ISO
member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO technical
committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been established has
the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and non-governmental, in
liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the International Electrotechnical
Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 3.
Draft International Standards adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting.
Publication as an International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this part of ISO 11807 may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
International Standard ISO 11807-1 was prepared by Technical Committee ISO/TC 172, Optics and optical
instruments, Subcommittee SC 9, Electro-optical systems.
ISO 11807 consists of the following parts, under the general title Integrated optics — Vocabulary:
— Part 1: Basic terms and symbols
— Part 2: Terms used in classification
Annex A of this part of ISO 11807 is for information only.
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Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiéeaux
comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude aledroit de fairepartie ducomité
technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales, en
liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec la Commission
électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI, Partie 3.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour
vote. Leur publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités
membres votants.
L’attention est appelée sur le fait que certains des éléments delaprésente partie de l’ISO 11807 peuvent faire
l’objet de droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable de
ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
La Norme internationale ISO 11807-1 a étéélaborée par le comité technique ISO/TC 172, Optique et instruments
d'optique, sous-comité SC 9, Systèmes électro-optiques.
L'ISO 11807 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Optique intégrée — Vocabulaire:
— Partie 1: Termes fondamentaux et symboles
— Partie 2: Termes utilisés pour la classification
L’annexe A de la présente partie de l’ISO 11807 est donnée uniquement à titre d’information.
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ISO 11807-1:2001(E/F)
Introduction
The aim of this part of ISO 11807 is to clarify the terms of the relatively new field of “integrated optics” and to define
a unified vocabulary at a time when the first products are coming onto the market. It is expected that this part of
ISO 11807 will be revised periodically to adopt the requirements of customers and suppliers of integrated optical
products. At a later stage, it is planned to add definitions from other International Standards which deal with
integrated optics.
Some of the definitions are closely related to definitions given in IEC 60050, International electrotechnical
vocabulary. Wherever this can lead to misunderstanding, integrated optics or integrated optical waveguide should
be used together with the defined term.
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ISO 11807-1:2001(E/F)
Introduction
Le but de la présente partie de l’ISO 11807 est de clarifier les termes du domaine relativement nouveau de
«l'optique intégrée» au moment où les premiers produits arrivent sur le marché. Il est envisagé que la présente
partiedel’ISO 11807 soit réviséepériodiquement pour adopter les exigences des utilisateurs et des fournisseurs
de produits d'optique intégrée. Il est prévu par la suite d'ajouter les définitions d'autres Normes internationales
traitant d'optique intégrée.
Certaines définitions sont en étroite relation avec celles données dans la CEI 60050, Vocabulaire électrotechnique
international. À chaque fois que cela peut conduire à une mauvaise compréhension, il convient d'utiliser optique
intégrée et guide d'onde d'optique intégréeavec letermedéfini.
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INTERNATIONAL STANDARD
ISO 11807-1:2001(E/F)
NORME INTERNATIONALE
Integrated optics — Optique intégrée —
Vocabulary — Vocabulaire —
Part 1: Partie 1:
Basic terms and symbols Termes fondamentaux et
symboles
1 Scope 1 Domaine d'application
This part of ISO 11807 defines basic terms for inte- La présente partie de l’ISO 11807 définit les termes
grated optical devices, their related optical chips and de base pour les dispositifs d'optique intégrée, leurs
optical elements which find application, for example, circuits et leur éléments optiques. Ils trouvent leur ap-
in the fields of optical communications and sensors. plication dans les domaines des communications op-
tiques et des détecteurs par exemple.
Terms used for classification are given in ISO 11807-2.
Les termes utilisés pour la classification sont donnés
The symbols and units defined in detail in clause 3 dans l’ISO 11807-2.
are listed in Table A.1.
Les symboles et unitésdéfinis en détail dans
l’article 3 sont présentés dans le Tableau A.1.
2 Coordinate system 2 Système de coordonnées
To describe the propagation of optical radiation in in- Pour décrire la propagation de la lumière dans les
tegrated optical waveguides, a Cartesian coordinate- guides d'onde d'optique intégrée, un système carté-
system is used where the z-axis corresponds to the sien de coordonnées est utilisé,où l'axe z correspond
direction of propagation and the x-axis is perpendicu-
à la direction de propagation de la lumière et où l'axe
lar to the substrate surface. x est perpendiculaire à lasurfacedusubstrat.
In geometrical optics, the coordinate system in which En optique géométrique, le système de coordonnées
the y-axis is perpendicular to the substrate has been utilisé est celui dans lequel l'axe y est perpendiculaire
used. However, in the slab waveguide, which is the au substrat. Toutefois, dans le guide d'onde plan qui
simplest waveguide structure, the two-dimensional est une structure de guide d'onde plus simple, le
coordinate system xz is used and, when the wave- système de coordonnées bidimensionnel xz est utilisé,
guide is changed to a channel waveguide, the y-axis et lorsque le guide d’onde est changé contre un mi-
is added. Therefore, the coordinate system in this part croguide d’onde, l’axe y est ajouté. Par conséquent, le
of ISO 11807 is defined as shown in Figure 1. système de coordonnées dans la présente partie de
l’ISO 11807 est défini comme montréà la Figure 1.
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Figure 1 — Coordinate system for integrated optics
Figure 1 — Système de coordonnées pour optique intégrée
3 Terms and definitions 3 Termes et définitions
3.1 General 3.1 Généralités
3.1.1 3.1.1
integrated optics optique intégrée
planar optical radiation-waveguide structures, manu- structures de guide d'onde de rayonnement optique
factured either in or on a substrate, including the opti- plane, fabriquées soit dans ou sur un substrat, in-
cal components necessary for the input and output cluant les composants optiques nécessaires pour le
coupling of optical radiation couplage entrée et sortie du rayonnement optique
NOTE 1 In this context the term “planar” will be taken to NOTE 1 Dans ce contexte, le terme «plane» doit être
include small deviations from planarity such as are incurred utiliséégalement pour introduire de petits écarts de planéité
with, for example, Luneberg lenses. By use of a suitable tels que c'est le cas, par exemple, pour les lentilles Lune-
substrate material, it is possible to integrate both opto- berg. En utilisant un matériau de substrat adapté, il est pos-
electronic and purely optical functions on the same sub- sible d'intégrer à la fois les fonctions opto-électroniques et
strate. The simplest case is electrodes, which can be used purement optiques sur le même substrat. Le cas le plus
for controlling the properties of a waveguide. It is, however, simple est les électrodes qui peuvent être utilisées pour
possible to fabricate lasers and detectors using compound contrôler les propriétés d'un guide d'onde. Il est toutefois
semiconductor materials. possible de fabriquer des lasers et des détecteurs utilisant
des matériaux semi-conducteurs composites.
NOTE 2 It is envisaged that integrated optical compo-
nents will be combined with other microtechnologies, such NOTE 2 Il est envisagé que les composants d'optique
as microelectronics and micromechanics, to make more intégrée soient combinés avec d'autres microtechnologies
complex systems. However, such systems are beyond the telles que microélectronique et micromécanique pour abou-
scope of this part of ISO 11807, which will be concerned tir à des systèmes plus complexes. Toutefois, de tels sys-
only with the integrated optical component and its immedi- tèmes sont au-delà du domaine delaprésente partie de
ate interfaces (see IEC 60050-731/06-43). l’ISO 11807 qui sera limitée uniquement aux composants
d'optique intégréeet à leurs interfaces immédiates (voir la
CEI 60050-731/06-43).
3.2 Waveguides and modes 3.2 Guides d'onde et modes
3.2.1 3.2.1
waveguide guide d'onde
transmission line designed to guide optical power ligne de transmission conçue pour guider la puis-
consisting of structures which guide optical radiation sance optique, constituée de structures qui guident le
on the basis of a higher refractive index in the core rayonnement optique sur la base d'un plus grand in-
and a lower index of refraction in the surrounding dice de réfraction dans le cœur et d'un plus faible in-
material dice de réfraction dans le matériau avoisinant
NOTE Waveguide structure is defined in 3.5. NOTE La structure du guide d'onde est définieen3.5.
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3.2.1.1 3.2.1.1
slab waveguide guide d’onde plan
planar waveguide guide d'onde qui limite la lumière uniquement perpen-
waveguide which confines the optical radiation only diculairement au substrat (direction x)
perpendicular to the substrate (x-direction)
Voir Figure 1.
SeeFigure1.
3.2.1.2 3.2.1.2
strip waveguide microguide d’onde
channel waveguide guide d'onde qui limite la lumière uniquement dans
waveguide which confines the element radiation in a une section bidimensionnelle le long d'un trajet uni-
two-dimensional cross-sectional area perpendicular to dimensionnel perpendiculaire au substrat
the substrate surface along a one-dimensional path
3.2.2 3.2.2
mode mode
eigenfunction of Maxwell's equations, representing an une des solutions des équations de Maxwell, repré-
electromagnetic field in a certain space domain and sentant un champ électromagnétique dans un certain
belonging to a family of independent solutions defined domaine spatial et appartenant à une famille de solu-
by specific boundary conditions tions indépendantes définies par des conditions limi-
tes spécifiées
NOTE Each mode is defined according to its order in
the vertical and horizontal directions and its polarization, the NOTE Chaque mode est défini selon son ordre dans
latter being separated into TE- and TM-modes. The mode les directions verticale et horizontale, et sa polarisation,
order is given by indexing TE and TM , where the first in- cette dernière étant séparée en mode TE et mode TM. L'or-
ij ij
dex i defines the horizontal order and the second one j the dre du mode est indiqué par un indice: TE et TM ,où le
ij ij
vertical order. premier indice, i,définit l'ordre horizontal et le second, j,
l'ordre vertical.
3.3 Modes in integrated optical waveguides 3.3 Modes dans les guides d'onde d'optique
intégrée
3.3.1 3.3.1
guided mode mode guidé
electromagnetic wave whose electric field decays onde électromagnétique dont le champ électrique
monotonically in the transverse direction everywhere s'affaiblit uniformément dans la direction transversale
external to the core and which does not lose radiant en tout point extérieur au cœur, et qui ne perd pas de
power puissance rayonnée
NOTE Les modes sont ordonnés avec les notations
NOTE The modes are ordered with the following
suivantes: TE et TM ,où TE et TM représentent respecti-
ij ij
notations: TEij and TMij, where TE and TM represent
vement les directions de polarisation suivant y et x,etoù i et
respectively the y-and x-direction of polarization, and i and j
j définissent les indices de mode suivant x et y, respective-
define the mode indices along x and y respectively.
ment.
3.3.1.1 3.3.1.1
single-mode waveguide guide d'onde simple mode
waveguide which guides only one mode order guide d'onde qui guide seulement un ordre de mode
NOTE The waveguide mode may consist of two or- NOTE Le mode de guide d'onde peut consister en
thogonal states of polarization. deux états de polarisation orthogonaux.
3.3.1.2 3.3.1.2
multi-mode waveguide guide d'onde multi-mode
waveguide which supports more than one guided guide d'onde qui supporte plus d'un mode guidé
mode
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3.3.1.3 3.3.1.3
TE-mode mode TE
transverse electromagnetic wave, where the main onde électromagnétique transversale, dans laquelle la
component of the electric field vector is parallel to the principale composante du vecteur champ électrique
substrate surface est parallèle à lasurfacedusubstrat
NOTE Strictly speaking, in strip waveguides, hybrid NOTE Strictement parlant, dans les modes hybrides
modes having the non-zero component of the electric and des microguides, qui ont la composante non nulle du champ
magnetic field in the direction of propagation do exist. Pure électrique et magnétique dans la direction de propagation,
TE- and TM-waves are only found in waveguides with a cor- des modes hybrides existent. Des ondes TE et TM pures se
responding geometry — for example in slab waveguides. trouvent uniquement dans des guides d'onde avec une
For integrated optical waveguides in planar substrates, it is géométrie spécifique, par exemple dans les guides d'onde
natural to define the polarization state relative to the sub- plans. Pour les guides d'onde d'optique intégrée dans les
strate surface. Because the terms TE and TM are used and substrats plans, il est naturel de définir l'état de polarisation
well understood in general language in the context of planar par rapport à la surface du substrat. Dans la mesure où les
waveguides, they are also applied in the same sense to termes TE et TM sont utilisés dans le langage courant et
strip waveguides. bien connus dans le contexte des guides d'onde plans, ils
sont utilisés dans le même sens pour les microguides.
3.3.1.4 3.3.1.4
TM-mode mode TM
transverse electromagnetic wave where the main onde électromagnétique transversale, dans laquelle la
component of the magnetic field vector is parallel to principale composante du vecteur champ magnétique
the substrate surface est parallèle à lasurfacedusubstrat
3.3.1.5 3.3.1.5
cutoff wavelength longueur d'onde de coupure
�guided mode� wavelength in vacuo above which a �mode guidé� longueur d'onde dans le vide au-dessus
de laquelle il est impossible d'entretenir un mode
given mode cannot exist in the waveguide
donné dans un guide d'onde
NOTE 1 Due to the generally short length of integrated
optical waveguides, the measured value largely depends on NOTE 1 En raison de la longueur généralement courte
the waveguide structure. Therefore special waveguide des guides d'onde d'optique intégrée, la valeur mesurée
structures have to be fabricated to measure the cutoff dépend étroitement de la structure du guide d'onde. En
wavelength. The measurement methods known for optical conséquence, des structures de guide d'onde spéciales de-
fibres cannot be applied to integrated optical waveguides. vraient être fabriquées pour mesurer la longueur d'onde de
coupure. Les méthodes de mesure connues pour les fibres
optiques ne peuvent pas être appliquées aux guides d'onde
NOTE 2 In fibre optics, the term cutoff wavelength is
d'optique intégrée.
used to describe the cutoff wavelength of the second-order
mode. The reason is that the fundamental mode of a sym-
metrical dielectric waveguide has no cutoff and the cutoff NOTE 2 Dans les fibres optiques, le terme «longueur
wavelength of the second order mode determines the single d'onde de coupure» est utilisé pour décrire la longueur
mode condition. d'onde de coupure du mode de second ordre. La raison est
que le mode fondamental d'un guide d'onde diélectrique
symétrique n'a pas de coupure et la longueur d'onde de
coupure du mode de second ordre déterminelacondition
du mode simple.
3.3.2 3.3.2
leaky mode mode de fuite
mode having an evanescent field in the transverse mode «leaky»
direction external to the core for a finite distance but mode caractérisé par un champ évanescent dans la
with an oscillating field in the transverse direction direction transversale extérieure au cœur pour une
everywhere beyond that distance distance finie, mais qui possède un champ oscillatoire
dans la direction transversale en tout lieu au-delà de
NOTE A leaky mode is attenuated due to radiation cette distance
losses along the waveguide.
NOTE Un mode de fuite est atténué par les pertes de
rayonnement le long du guide d'onde.
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3.3.3 3.3.3
radiation mode mode rayonnant
mode which transfers power in the transverse direc- mode caractérisé par un transfert d'énergie dans la
tion everywhere external to the core direction radiale en tout lieu à l'extérieur du cœur
3.3.4 3.3.4
evanescent field champ évanescent
time varying electromagnetic field in an integrated op- champ électromagnétique dans un guide d'onde d'op-
tical waveguide whose field amplitude decays very tique intégrée, variant dans le temps, dont l'amplitude
rapidly and monotonically in the transverse direction de champ faiblit très rapidement et uniformément
outside the core, but without an accompanying phase dans la direction transversale à l'extérieur du cœur
shift mais sans modification de phase simultanée
3.3.5 3.3.5
waveguide cutoff coupure du guide d'onde
transition of a guided mode at which the propagation transition d'un mode guidéà laquelle la propagation
changes from being guided to being leaky or radiative passe de l'état guidéà l'état fuyant ou rayonnant
3.3.6 3.3.6
effective refractive index indice de réfraction effectif
equivalent refractive index indice de réfraction équivalent
n n
eff eff
ratioofthe speedoflight in vacuo to the phase veloc- rapport de la vitesse de la lumière dans le vide à la
ity of the guided mode vitesse de phase d'un mode guidé
NOTE 1 The effective or equivalent refractive index is NOTE 1 L’indice de réfraction effectif ou équivalent est
determined by the waveguide dimensions and the refractive déterminé par les dimensions du guide d'onde et le profil
index profile of the waveguide, including the medium bor- d'indice de réfraction du guide d'onde, incluant le milieu
dering the core of the waveguide and the wavelength. Each bordant le cœur du guide d'onde et la longueur d'onde.
mode capable of propagation is characterized by its individ- Chaque mode capable de propagation est caractérisé par
ual effective or equivalent refractive index. son indice de réfraction effectif ou équivalent individuel.
NOTE 2 The terms “effective index” and “equivalent in- NOTE 2 Les deux termes «indice effectif» et «indice
dex” are both used for the same quantity defined by équivalent» sont utilisés à la fois pour la même grandeur
définie par
�
n �
eff
�
k
0
n �
eff
k
0
where
où
� is the propagation constant of a mode in a
waveguide; � est la constante de propagation d'un mode dans
un guide d'onde;
k is the propagation constant of a plane wave in
0
vacuum. k est la constante de propagation d'une onde plane
0
dans le vide.
NOTE 3 The term “effective index” is also used for the
quantity defined by NOTE 3 Le terme «indice effectif» est aussi utilisé pour
la grandeur définie par
ddnn
nn��k ��n �
eff 0
ddnn
ddk �
0
nn��k �n��
eff 0
ddk �
0
which is defined for a bulk material with the refractive
index n. This quantity determines the free spectral rangeor qui est définie pour un matériau en bloc avec un indice de
the spacing of the adjacent peak wavelength �� of resona- réfraction n. Cette grandeur détermine la plage spectrale
tors, such as Fabry-Perot resonators, given by libre ou l'espace de la longueur d'onde du pic adjacent ��
des résonateurs tels que les résonateurs Fabry-Perot, don-
néepar
2
�
0
��� �
2 Ln
2
eff
�
0
��� �
2 Ln
eff
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ISO 11807-1:2001(E/F)
where où
L is the length of cavity; L est la longueur de la cavité;
� is the centre wavelength of the resonator. � est la longueur d'onde au centre du résonateur.
0 0
To avoid confusion, the term “equivalent index” is commonly Pour éviter la confusion, le terme «indice équivalent» est
used for the quantity, given by couramment utilisé pour la grandeur donnée par
� �
n � n �
eq eq
k k
0 0
dans le domaine de l'optique d'onde guidée. Toutefois, le
in the field of guided wave optics. However, the term “effec-
terme «indice effectif» a été traditionnellement utilisé pour la
tive index” has been traditionally used for the same quantity
même grandeur dans le domaine de la transmission par mi-
in the field of microwave transmission. Therefore, both
cro-onde. En conséquence, les deux termes sont utilisésde
terms are equally used in this part of ISO 11807.
façon équivalente dans la présente partie de l'ISO 11807.
3.4 Refractive index distribution in 3.4 Distribution de l'indice de réfraction
integrated optical waveguides dans les guides d'onde d'optique intégrée
3.4.1 3.4.1
refractive index profile profil de l'indice de réfraction
refractive index n(x, y) across a cross section of the indice de réfraction n(x, y) à travers une section du
waveguide as a function of position guide d'onde, comme fonction de la position
3.4.2 3.4.2
step index profile profil en saut d'indice
refractive index profile which is characterized by an profil d'indice de réfraction qui est caractérisé par un
almost constant refractive index within the waveguide indice de réfraction presque constant à l'intérieur du
core and a sharp drop in refractive index at the border cœur du guide d'onde, et une chute brutale de l'indice
between the core and the substrate and superstrate de réfraction à la limite entre le cœur,le substrat etle
superstrat
NOTE The width of the transition is small in compari-
son with the wavelength.
NOTE La largeur de la transition est petite par rapport
à la longueur d'onde.
3.4.3 3.4.3
graded index profile profil en gradient d'indice
refractive index profile whose width of the transition is profil d'indice de réfraction dont la transition est large
large in comparison with the wavelength par rapport à la longueur d'onde
3.4.4 3.4.4
relative refractive index difference différence relative d'indice de réfraction
�n �n
relative difference in refractive index of the waveguide différence relative entre les indices de réfraction du
core and the surrounding material cœur du guide d'onde et du matériau avoisinant
22 22
nn� nn�
max cl max cl
��n ��n
2 2
2 n 2 n
cl cl
where où
n is the maximum index of refraction of the n est l'indice de réfraction maximal du guide
max max
waveguide; d'onde;
n is refractive index of the lower or upper clad- n est, des indices de réfraction de la gaine infé-
cl cl
ding, whichever is higher rieure ou supérieure, celui qui est le plus élévé
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ISO 11807-1:2001(E/F)
3.4.5 3.4.5
acceptance angle angle d’admission
� �
�multi-mode waveguides� vertex half-angle of the largest �guides d’onde multimode� demi-angle au sommet du
cone of guided optical radiation which can enter or leave plus grand cône de rayonnement optique guidé qui
the wavegui
...